EVOLBEE : cognition, reproduction et adaptation chez l’abeille

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Thèmes de recherche

Les abeilles représentent un modèle scientifique éminent ainsi qu’un agent agricole majeur. Bien que ces insectes aient été beaucoup étudiés dans le passé, des aspects déterminants de leur comportement et de leur histoire évolutive sont encore totalement inconnus. Notre objectif général est d’apporter une meilleure compréhension des règles sous-jacentes de l’adaptation des abeilles à leur environnement, et de rechercher les bases génétiques et nerveuses de leurs comportements en apportant une dimension évolutive à ces études. Les abeilles montrent des capacités cognitives particulièrement élaborées dont l’origine pourrait être liée à l’adaptation de leur système nerveux central à la recherche de ressources alimentaires dans un environnement hautement complexe ainsi qu’à leur nature eusociale.

Afin de comprendre l’importance de ces adaptations et leur possible origine évolutive, nous étudions les capacités de perception, d’apprentissage et de mémoire des abeilles à l’échelle de l’individu et de la colonie. L’étude de ces capacités de perception est également abordée dans le cadre de la communication phéromonale entre reproducteurs, de l’individu à la population (congrégation de mâles) et est menée dans un contexte de recherche de mécanismes de spéciation (isolement sexuel) potentiel entre les différentes espèces du genre et entre sous espèces d’Apis mellifera. En parallèle, les travaux menés sur l’histoire évolutive de l’espèce à l’aide de marqueurs neutres seront poursuivis et s’orientent désormais sur l’étude du fonctionnement reproducteur d’une population d’abeilles. Enfin, nous effectuons des travaux cherchant à prémunir les abeilles contre certains dangers comme les pesticides ou une espèce invasive, le frelon asiatique.

[vers nos publications]

Membres de l’équipe

Chercheurs et Enseignants-chercheurs

  • Gérard Arnold, Directeur de Recherche Émérite CNRS. Comportements ; étude de l’impact de l’espèce invasive Vespa velutina sur l’abeille domestique et sur l’écosystème ; l’abeille domestique utilisée comme espèce bioindicatrice.
  • Lionel Garnery, Maître de Conférence Université Versailles Saint-Quentin en Yvelines. Étude de l’histoire évolutive des espèces d’abeilles, phylogéographie, évolution moléculaire, conservation de la diversité génétique et éco-éthologique de l’abeille.
  • Jean-Christophe Sandoz, Directeur de Recherche CNRS. Responsable d’Équipe. Perception et apprentissage olfactifs et visuels chez l’abeille Apis mellifera. Communication phéromonale et équipement sensoriel et neuronal chez différentes espèces et races d’abeilles du genre Apis. Techniques: imagerie calcique in vivo, neuroanatomie, comportement (conditionnement appétitif et aversif, orientation).

Ingénieurs et Techniciens

  • Hélène Legout, Assistante Ingénieur CNRS. Caractérisation de la diversité génétique de l’abeille sur son aire de répartition.
  • Damien Delalande, Ingénieur d’Étude (sur contrat). Suivi écoéthologique et génétique de conservatoires d’abeilles (Projet Bee Hope).
  • Virginie Larcher, Assistante Ingénieur CNRS. Neuroanatomie et neurophysiologie chez les hyménoptères.

Doctorants

  • Florian Bastin, Doctorant. Évolution de la communication sexuelle chez l’abeille.
  • Hanna Cholé, Doctorante. Apprentissage social chez l’abeille domestique.

Étudiants de Master

  • Julia Mariette, Étudiante M2R. Apprentissage et mémoire aversifs chez l’abeille domestique.
  • Joey Dimaggio, Étudiant M2R. Dynamique spatiale et temporelle des agents infectieux chez l’abeille domestique.

Les anciens

  • Mohamed Alburaki, Doctorant. Analyse de la diversité génétique des populations d’abeilles de Syrie (A. m. syriaca).
  • Mariangela Arca, Doctorante. Caractérisation génétique et étude comportementale d’une espèce envahissante en France: Vespa velutina
  • Aurore Avarguès-Weber, Postdoctorante. Apprentissages non-élémentaires sur compensateur de locomotion.
  • Bénédicte Bertrand, Doctorante. Rôles des mâles d’abeille sur la diversité génétique des populations françaises.
  • Andreas Brandstaetter, Postdoctorant. Évolution de la communication phéromonale dans le genre Apis.
  • Julie Carcaud, Doctorante. Fonction du double système olfactif des abeilles : étude comportementale et neurophysiologique
  • Antoine Couto, Doctorant puis postdoctorant. Études neuroanatomiques et comportementales chez le frelon asiatique Vespa velutina.
  • Kevin Fradin, Doctorant. Étude comportementale de l’apprentissage chez le frelon asiatique Vespa velutina.
  • Pierre Junca, Doctorant. Bases comportementales et génétiques des apprentissages aversif et appétitif chez l’abeille.
  • Nicholas Henderson, Étudiant de M2R. Apprentissage de mélanges olfactifs chez l’abeille.
  • Justine Leloup, Étudiante de M2R. Apprentissage bimodal chez l’abeille domestique.
  • Yves Loublier, Ingénieur de Recherche INRA. Palynologie.
  • Ana-Carolina Roselino, Postdoctorante. Neuroanatomie du système olfactif des abeilles sans dard.
  • Michel Solignac, Professeur à l’Université Paris Sud XI, Faculté d’Orsay. Génétique de l’abeille.
  • Marie-Anne Wycke, Étudiante de M2R. Apprentissage de mélanges olfactifs.

 

Publications de l’Équipe

2017

  • Chávez-Galarza, J., Garnery, L., Henriques, D., Neves, C.J., Loucif-Ayad, W., Jonhston, J.S., Pinto, M.A. (2017). Mitochondrial DNA variation of Apis mellifera iberiensis: further insights from a large-scale study using sequence data of the tRNAleu-cox2 intergenic region. Apidologie: 1-12.
  • Monceau, K., Tourat, A., Arca, M., Bonnard, O., Arnold, G., Thiery, D. (2017). Daily and seasonal extranidal behaviour variations in the invasive yellow-legged hornet, Vespa velutina. Journal of Insect Behavior (in press).
  • Rortais, A., Arnold, G., Dorne, J.L., More, S.J., Sperandio, G., Streissl, F., Szentes, C., Verdonck, F. (2017). Risk assessment of pesticides and other stressors in bees: principles, data gaps and perspectives from the European Food Safety Authority. Science of the Total Environment (in press).
  • Rousset, M., Collet, C., Cens, T., Bastin, F., Raymond-Delpech, V., Massou, I., Menard, C., Thibaud, J.B., Charreton, M., Vignes, M., Chahine, M., Sandoz, J.C., Charnet, P. (2017). Honeybee locomotion is impaired by Am-CaV3 low voltage-activated Ca2+ channel antagonist. Scientific Reports, 7:41782, 1-10.

2016

  • Carcaud, J., Giurfa, M., Sandoz J.C. (2016). Parallel olfactory processing in the honey bee brain: odor learning and generalization under selective lesion of a projection neuron tract. Frontiers in Integrative Neuroscience, 9: 75, 1-13.
  • Couto, A., Lapeyre, B., Thiéry, D., Sandoz, J.C. (2016). The olfactory pathway of the hornet Vespa velutina: new insights into the evolution of the hymenopteran antennal lobe. Journal of Comparative Neurology, 11: 2335-2359.
  • Miguel, I., Garnery, L., Iriondo, M., Baylac, M., Manzano, C., Sheppard, W.S., Estonba, A. (2016). Origin, evolution and conservation of the honey bees from La Palma Island (Canary Islands): molecular and morphological data. Journal of Apicultural Research, 1-14.

2015

  • Achou, M., Loucif-Ayad, W., Legout, H., Hmidan, H., Alburaki, M., Garnery, L. (2015). An Insightful Molecular Analysis Reveals Foreign Honeybees Among Algerian Honeybee Populations (Apis mellifera L.). J Data Mining Genomics Proteomics, 6(166), 2153-0602.
  • Arca, M., Mougel, F., Guillemaud, T., Dupas, S., Rome, Q., Perrard, A., Muller, F., Fossoud, A., Capdevielle-Dulac, C., Torres-Leguizamon, M., Chen, X.X., Tan, J.L., Jung, C., Villemant, C., Arnold, G. and Silvain, J.F. (2015). Reconstructing the invasion and the demographic history of the yellow-legged hornet, Vespa velutina, in Europe. Biological Invasions, 17(8), 2357-2371.
  • Bertrand, B., Alburaki, M., Legout, H., Moulin, S., Mougel, F., Garnery, L. (2015). MtDNA COI‐COII marker and drone congregation area: An efficient method to establish and monitor honeybee (Apis mellifera L.) conservation centres. Molecular Ecology Resources, 15(3), 673-683.
  • Carcaud, J., Giurfa, M., Sandoz J.C. (2015). Differential combinatorial coding of pheromones in two olfactory subsystems of the honeybee brain. Journal of Neuroscience, 35, 4157-4167.
  • Charreton, M., Decourtye, A., Henry, M., Rodet, G., Sandoz, J.C., Charnet, P., Collet, C. (2015). A locomotor deficit induced by sublethal doses of pyrethroid and neonicotinoid insecticides in the honeybee Apis mellifera. PLoS ONE, 10(12): e0144879, 1-14.
  • Cholé, H., Junca, P., Sandoz, J.C. (2015). Appetitive but not aversive olfactory conditioning modifies antennal movements in honey bees. Learning and Memory, 22, 604-616.
  • Cens, T., Rousset, M., Collet, C., Charreton, M., Garnery, L., Le Conte, Y., Chahine, M., Sandoz, J.C., Charnet, P. (2015). Molecular characterization and functional expression of the voltage dependent Ca2+ channels from the honeybee Apis mellifera. Insect Biochemistry and Molecular Biology, 58, 12-27.
  • Devaud, J.M., Papouin, T. Carcaud, J., Sandoz, J.C., Grünewald, B., Giurfa, M. (2015). A neural substrate for higher-order learning in an insect: mushroom bodies are necessary for configural discriminations. Proceedings of the National Academy of Science USA, 112 (43), E5854–E5862.
  • Junca, P., Sandoz, J.C. (2015). Heat perception and aversive learning in honey bees: putative involvement of the thermal/chemical sensor AmHsTRPA. Frontiers in Invertebrate Physiology, 6: 316, 1-15.
  • Roselino, A.C., Hrncir, M., da Cruz Landim, C., Giurfa, M., Sandoz, J.C. (2015). Sexual dimorphism and phenotypic plasticity in the antennal lobe of a stingless bee Melipona scutellaris. Journal of Comparative Neurology, 523, 1461-1473.
  • Schubert, M., Sandoz, J.C., Galizia, C.G., Giurfa, M. (2015). Odorant dominance in olfactory mixture processing: what makes a strong odorant? Proceedings of the Royal Society B, 282 (1802), 1-10

2014

  • Arca, M., Papachristoforou, A., Mougel, F., Rortais, A., Monceau, K., Bonnard, O., Tardy, P., Thiéry, D., Silvain, J.F., Arnold, G. (2014). Defensive behaviour of Apis mellifera against Vespa velutina in France: testing whether European honeybees can develop an effective collective defence against a new predator. Behavioural Processes, 106, 122-129.
  • Brandstaetter, A.S., Bastin, F., Sandoz, J.C. (2014). Honeybee drones are attracted by groups of consexuals in a walking simulator. Journal of Experimental Biology, 217, 1278-1285.
  • Couto, A., Monceau, K., Bonnard, O., Thiéry, D., Sandoz, J.C. (2014). Olfactory attraction of the hornet Vespa velutina to honeybee colony odors and pheromones. PLoS ONE, 9(12), e115943, 1-19.
  • Junca, P., Carcaud, J., Moulin, S., Garnery, L., Sandoz, J.C. (2014). Genotypic influence on aversive conditioning in honeybees, using a novel thermal reinforcement procedure. PLoS ONE, 9(5), e97333, 1-13.
  • Matsumoto, Y., Sandoz, J.C., Devaud, J.M., Lormant, F., Mizunami, M., Giurfa, M. (2014). Cyclic nucleotide–gated channels, calmodulin, adenylyl cyclase and calcium/calmodulin-dependent protein kinase II are required for late but not early long-term memory formation in the honey bee. Learning and Memory, 20, 29-33.
  • Maxim, L., Arnold, G. (2014) Pesticides and bees: the need for a new regulatory framework. EMBO Reports, 15 (1), 4.
  • Mougel F., Poursat M.A., Beaume N., Vautrin D., Solignac M. (2014) High-resolution linkage map for two honeybee chromosomes: the hotspot quest. Molecular Genetics and Genomics, 289 (1), 11 – 24
  • Pinto, M. A., Henriques, D., Chávez-Galarza, J., Kryger, P., Garnery, L., Zee, R.V.D., … & Johnston, J. S. (2014). Genetic integrity of the Dark European honey bee (Apis mellifera mellifera) from protected populations: a genome-wide assessment using SNPs and mtDNA sequence data. Journal of Apicultural Research 53(2), 269-278.
  • Roussel, E., Carcaud, J., Combe, M., Giurfa, M., Sandoz, J.C. (2014). Olfactory coding in the honeybee lateral horn. Current Biology, 24, 561-567.

2013

  • Fontbonne, R., Garnery, L., Vidau, C., Aufauvre, J., Texier, C., Tchamitchian, S., El Alaoui, H., Brunet, J.L., Delbac, F., Biron, D.G. (2013). Comparative susceptibility of three Western honeybee taxa to the microsporidian parasite Nosema ceranae. Infection Genetics and Evolution, 17, 188-194.
  • Hatjina, F., Papaefthimiou, C., Charistos, L., Dogaroglu, T., Bouga, M., Emmanouil, C., Arnold, G. (2013). Sublethal doses of imidacloprid decreased size of hypopharyngeal glands and respiratory rhythm of honeybees in vivo. Apidologie , 44, 467-480.
  • Lefer, D., Perisse, E., Hourcade, B., Sandoz, J.C. , Devaud, J.M. (2013). Two waves of transcription are required for long-term memory in the honeybee. Learning and Memory, 20, 29-33.
  • Monceau, K., Arca, M., Leprêtre, L., Mougel, F., Bonnard, O., Silvain, J.F., Maher, N., Arnold, G., Thiéry, D. (2013). Native prey and invasive predator patterns of foraging activity: The case of the Yellow-Legged Hornet predation at European Honeybee hives. PLoS ONE , 8(6), e66492, 1-9.
  • Mota, T., Gronenberg, W., Giurfa, M., Sandoz, J.C. (2013). Chromatic processing in the anterior optic tubercle of the honeybee brain. Journal of Neuroscience, 33, 4-16.
  • Papachristoforou A., Rortais A., Bouga M., Arnold G., Garnery L. (2013). Genetic characterization of the Cyprian honey bee (Apis mellifera cypria) based on microsatellites and mitochondrial DNA polymorphisms. Journal of Apicultural Science, 57 (2), 127-134.

2012

  • Arca, M., Capdevielle-Dulac, C., Villemant, C., Mougel, F., Arnold, G., Silvain, J.F. (2012). Development of microsatellite markers for the yellow-legged Asian hornet, Vespa velutina, a major threat for European bees. Conservation Genetic Resources, 4(2), 283-286.
  • Arenas, A., Giurfa, M., Sandoz, J.C., Hourcade, B., Devaud, J.M., Farina, W.M. (2012). Early olfactory experience induces structural changes in the primary olfactory centre of an insect brain. European Journal of Neuroscience, 35(5), 682-690.
  • Bessoltane, N., Toffano-Nioche, C., Solignac M., Mougel F. (2012). Fine scale analysis of crossover and non-crossover and detection of recombination sequence motifs in the honeybee (Apis mellifera). PLoS ONE, 7(5), e36229, 1-10.
  • Carcaud, J., Hill, T., Giurfa, M., Sandoz J.C. (2012). Differential coding by two olfactory subsystems in the honey bee brain. Journal of Neurophysiology, 108, 1106-1121.
  • Deisig, N., Kropf, J., Vitecek, S., Pevergne, D., Rouyar, A., Sandoz, J.C., Lucas, P., Gadenne, C., Anton, S., Barrozo, R. (2012). Differential interactions of sex pheromone and plant odour in the olfactory pathway of a male moth. PLoS ONE, 7(3), e33159, 1-10.
  • Galizia, C.G., Franke, T., Menzel, R., Sandoz, J.C. (2012). Optical imaging of concealed brain activity using a gold mirror in honeybees. Journal of Insect Physiology , 58(5), 743-749.
  • Giurfa, M., Sandoz, J.C. (2012). Invertebrate learning and memory: fifty years of olfactory conditioning of the proboscis extension response in honey bees. Learning and Memory, 19, 54-66.
  • Matsumoto, Y., Menzel, R., Sandoz, J.C., Giurfa, M. (2012). Revisiting olfactory classical conditioning of the proboscis extension response in honey bees: a step toward standardized procedures. Journal of Neuroscience Methods, 211(1), 159-167.
  • Mougel, F., Solignac, M., Vautrin, D., Baudry, E., Ogden, J., Tchapla, A., Schweitz, H., Gilbert, H.(2012). Quantitative traits loci (QTL) involved in body colour, wing morphometry, cuticular hydrocarbons and venom components in honeybee. Apidologie, 43(2), 162-181.
  • Papachristoforou, A., Kagiava, A., Papaefthimiou, C., Termentzi, A., Fokialakis, N., Skaltsounis, A.L., Watkins, M., Arnold,G., Theophilidis,G. (2012). The bite of the honeybee: 2-heptanone secreted from honeybee mandibles during a bite acts as a local anaesthetic in insects and mammals. PLoS ONE, 7(10): e47432, 1-11.

Rapports institutionnels

  • Arnold, G. (2016).Co-auteur du rapport de l’Autorité européenne de sécurité des aliments (EFSA) : Assessing the health status of managed honeybee colonies (HEALTHY-B): a toolbox to facilitate harmonised data collection. EFSA Journal 2016,14(10):4578. DOI: 10.2903/j.efsa.2016.4578. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.2903/j.efsa.2016.4578/epdf
  • Arnold, G. (2016). Co-auteur du rapport de l’Autorité européenne de sécurité des aliments (EFSA) : A mechanistic model to assess risks to honeybee colonies from exposure to pesticides under different scenarios of combined stressors and factors. EFSA Supporting publication, 2016, 13:7. DOI: 10.2903/sp.efsa.2016.EN-1069. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.2903/sp.efsa.2016.EN-1069/pdf
  • Arnold, G. (2015). Co-auteur du rapport de l’Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail (Anses) : Co-exposition des abeilles aux facteurs de stress. https://www.anses.fr/fr/system/files/SANT2012sa0176Ra.pdf
  • Arnold, G.(2014). Expert pour le rapport de l’Autorité européenne de sécurité des aliments (EFSA) : Towards an integrated environmental risk assessment of multiple stressors on bees: review of research projects in Europe, knowledge gaps and recommendations’. EFSA Journal 2014, 12(3):3594. DOI:10.2903/j.efsa.2014.3594.http://www.efsa.europa.eu/en/efsajournal/doc/3594.pdf
  • Arnold, G. (2013). Co-auteur du rapport de l’Autorité européenne de sécurité des aliments (EFSA) : Guidance Document on the risk assessment of plant protection products on bees (Apis mellifera, Bombus spp. and solitary bees). EFSA Journal 2013,11(7): 3295. DOI:10.2903/j.efsa.2013.3295.http://www.efsa.europa.eu/en/efsajournal/doc/3295.pdf
  • Arnold, G. (2012). Co-auteur du rapport de l’Autorité européenne de sécurité des aliments (EFSA) : Scientific Opinion on the science behind the development of a risk assessment of Plant Protection Products on bees (Apis mellifera, Bombus spp. and solitary bees). EFSA Journal 2012, 10(5): 2668. DOI:10.2903/j.efsa.2012.2668.http://www.efsa.europa.eu/en/efsajournal/doc/2668.pdf

Articles dans des revues nationales

  • Arnold G. (2016). La santé environnementale. Le point de vue de l’expert public. Revue Experts, 126, 88-90.
  • Maxim L., Arnold G. (2015). Les chercheurs au cœur de l’expertise. Hermès, 73, 168-169.
  • Maxim L., Arnold G. (2012). Entre recherche académique et expertise scientifique : des mondes de chercheurs. Hermès, 64, 9-13.
  • Maxim L., Arnold G. (2012). Comment les conflits d’intérêts peuvent influencer la recherche et l’expertise. Hermès, 64, 48-59.

Chapitres d’ouvrages

  • Sandoz, J.C. (2013). Neural correlates of olfactory learning in the primary olfactory center of the honeybee brain: the antennal lobe. In: Invertebrate Learning and Memory, Menzel, R. and Benjamin. P.R. Eds. Elsevier, San Diego (USA), 12 pp.
  • Sandoz, J.C. (2011). Olfaction in honeybees: from molecules to behaviour. In: Honeybee Neurobiology and Behavior: A Tribute to Randolf Menzel, Eds: Eisenhardt D., Galizia C.G., Giurfa M., Springer, Berlin, 235-252.
  • Behrens, D., Mougel, F., L’Anthoëne, V., Merlin, I., Jaffé, R., Roussel, E.,Titera, D., Giurfa, M., Solignac, M., Moritz, R.F.A. (2011). Beekeeping without chemical treatment? In: Bees in Europe and sustainable Honey Production (BEESHOP): results of a pan-European research network. Eds: Behrends D., Moritz, R.F.A. Nova Science Publishers.
  • Sandoz, J.C. (2009). Olfactory plasticity. In: Encyclopedia of Neuroscience, Springer, Heidelberg, 3013-3017.